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漢諾塔問題遞歸算法分析

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轉自:http://www.cnblogs.com/zhangqqqf/archive/2008/09/12/1289730.html

一個廟裏有三個柱子,第一個有64個盤子,從上往下盤子越來越大。要求廟裏的老和尚把這64個盤子全部移動到第三個柱子上。移動的時候始終只能小盤子壓著大盤子。而且每次只能移動一個。

  1、此時老和尚(後面我們叫他第一個和尚)覺得很難,所以他想:要是有一個人能把前63個盤子先移動到第二個柱子上,我再把最後一個盤子直接移動到第三個柱子,再讓那個人把剛才的前63個盤子從第二個柱子上移動到第三個柱子上,我的任務就完成了,簡單。所以他找了比他年輕的和尚(後面我們叫他第二個和尚),命令:

① 你丫把前63個盤子移動到第二柱子上

② 然後我自己把第64個盤子移動到第三個柱子上後

③ 你把前63個盤子移動到第三柱子上

2、第二個和尚接了任務,也覺得很難,所以他也和第一個和尚一樣想:要是有一個人能把前62個盤子先移動到第三個柱子上,我再把最後一個盤子直接移動到第二個柱子,再讓那個人把剛才的前62個盤子從第三個柱子上移動到第二個柱子上,我的任務就完成了,簡單。所以他也找了比他年輕的和尚(後面我們叫他第三和尚),命令:

① 你把前62個盤子移動到第三柱子上

② 然後我自己把第63個盤子移動到第二個柱子上後

③ 你把前62個盤子移動到第二柱子上

  3、第三個和尚接了任務,又把移動前61個盤子的任務依葫蘆話瓢的交給了第四個和尚,等等遞推下去,直到把任務交給了第64個和尚為止(估計第64個和尚很郁悶,沒機會也命令下別人,因為到他這裏盤子已經只有一個了)。

  4、到此任務下交完成,到各司其職完成的時候了。完成回推了:

第64個和尚移動第1個盤子,把它移開,然後第63個和尚移動他給自己分配的第2個盤子。
第64個和尚再把第1個盤子移動到第2個盤子上。到這裏第64個和尚的任務完成,第63個和尚完成了第62個和尚交給他的任務的第一步。

  從上面可以看出,只有第64個和尚的任務完成了,第63個和尚的任務才能完成,只有第2個和尚----第64個和尚的任務完成後,第1個和尚的任務才能完成。這是一個典型的遞歸問題。 現在我們以有3個盤子來分析:

第1個和尚命令:

① 第2個和尚你先把第一柱子前2個盤子移動到第二柱子。(借助第三個柱子)

② 第1個和尚我自己把第一柱子最後的盤子移動到第三柱子。

③ 第2個和尚你把前2個盤子從第二柱子移動到第三柱子。

   很顯然,第二步很容易實現(哎,人總是自私地,把簡單留給自己,困難的給別人)。

其中第一步,第2個和尚他有2個盤子,他就命令:

① 第3個和尚你把第一柱子第1個盤子移動到第三柱子。(借助第二柱子)

② 第2個和尚我自己把第一柱子第2個盤子移動到第二柱子上。

③ 第3個和尚你把第1個盤子從第三柱子移動到第二柱子。

   同樣,第二步很容易實現,但第3個和尚他只需要移動1個盤子,所以他也不用在下派任務了。(註意:這就是停止遞歸的條件,也叫邊界值)

第三步可以分解為,第2個和尚還是有2個盤子,命令:

① 第3個和尚你把第二柱子上的第1個盤子移動到第一柱子。

② 第2個和尚我把第2個盤子從第二柱子移動到第三柱子。

③ 第3個和尚你把第一柱子上的盤子移動到第三柱子。

分析組合起來就是:1→3 1→2 3→2 借助第三個柱子移動到第二個柱子 |1→3 自私人留給自己的活| 2→1 2→3 1→3借助第一個柱子移動到第三個柱子|共需要七步。

如果是4個盤子,則第一個和尚的命令中第1步和第3步各有3個盤子,所以各需要7步,共14步,再加上第1個和尚的1步,所以4個盤子總共需要移動7+1+7=15步,同樣,5個盤子需要15+1+15=31步,6個盤子需要31+1+31=64步……由此可以知道,移動n個盤子需要(2的n次方)-1步。

   從上面整體綜合分析可知把n個盤子從1座(相當第一柱子)移到3座(相當第三柱子):

(1)把1座上(n-1)個盤子借助3座移到2座。
(2)把1座上第n個盤子移動3座。
(3)把2座上(n-1)個盤子借助1座移動3座。

下面用hanoi(n,a,b,c)表示把1座n個盤子借助2座移動到3座。

     (1)hanoi(n-1,1,3,2)

     (2)move(n,1,3) 
(3)步上是 hanoi(n-1,2,1,3)
用C語言表示出來,就是:
#include <stdio.h>
int move(int n,char a, char b)
{
printf("number..%d..form..%c..to..%c.."n",n,a,b);
return 0;
}
int hanoi(int n,char a,char b,char c)
{
if( n==1 ) move (1,a,c);
else
{
hanoi(n-1,a,c,b);
move(n,a,c);
hanoi(n-1,b,a,c);
};
return 0;
}
int main()
{
int num;
scanf("%d",&num);
hanoi(num,‘A‘,‘B‘,‘C‘);
return 0;
}

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